Тема 17 Нутритивная поддержка в периоперационный период Цели изучения Понять механизмы,
advertisement
Тема 17 Нутритивная поддержка в периоперационный период Модуль 17.1 Стрессовая реакция и её влияние на метаболизм CHC Dejong Цели изучения Понять механизмы, стоящие за стрессовой реакцией у хирургических больных и установить их связь с нарушенным, либо ускоренным восстановлением после операции; Каким образом хирургическая стрессовая реакция ведёт к гиперметаболизму; Какое значение это имеет для метаболизма белка; Как можно избежать определенных аспектов стрессовой реакции и их влияния на метаболизм белка, и как разрешить данные проблемы; Понимание взаимоотношений между гиперметаболизмом, изменениями в метаболизме белка и осложнениями в хирургии. Содержание 1. Что подразумевается под хирургической стрессовой реакцией? 2. Клинические симптомы 3. Почему гиперметаболизм является результатом хирургической стрессовой реакции? 4. Динамика белка 5. Играет ли свою роль пищеварительный канал? 6. Клинический случай 7. Тест на самооценку Основные положения Стрессовая реакция после хирургических вмешательств является полезным феноменом; Однако, если данное явление не контролировать, это приведёт к аутоканнибализму; Снижение объёмов хирургического вмешательства и его последствий может быть полезным (малые доступы, эпидуральная анестезия); Контр-регуляторные гормоны и системная воспалительная реакция на хирургическую травму могут вызывать инсулинорезистентность; Инсулин является основным анаболическим гормоном; Для того, чтобы избежать катаболизма, следует избавиться от инсулинорезистентности; Пациентам не следует голодать. Согласно современным правилам питания, пациентам рекомендуется пить чистую воду за два часа и употреблять твёрдую пищу за 6 часов до анестезии и хирургического вмешательства; Истощённых пациентов следует обеспечить питательными веществами; Альбумин не является критерием нутриционного статуса. 1. Что подразумевается под хирургической стрессовой реакцией? В современной медицине плановые и экстренные хирургические вмешательства всё больше и больше являются обычным явлением. В частности, для плановой хирургии можно сказать, что она представляет собой прогнозируемую форму травмы, и теперь мы знаем, что подобная травма влечёт за собой ряд явлений, называемых «стрессовая реакция», которые могут негативно отражаться на здоровье пациента и его способности к восстановлению. Рис. 1 Влияние обширной хирургической травмы на гомеостаз в организме – свежие раны. Рана вызывает боль, приводящую к стрессу. Стресс сопровождается нейрогуморальными изменениями. Открытая рана: потеря жидкости. Заживление: анаболизм. Однако, в отличие от случайной травмы, здесь можно предвидеть момент воздействия на организм и следовательно, если мы знаем детали «стрессовой реакции», то мы можем принять адекватные меры для снижения физиологической реакции организма на хирургическую травму. «Стрессовая реакция» - это явление, широко изучаемое с тридцатых годов прошлого столетия, включает в себя изменения в метаболизме всех нутриентов, в том числе таких макронутриентов как жиры, углеводы и белки. Она инициирована и сопровождается выбросом множества нейро-эндокринных и цитокиновых медиаторов и высвобождением стрессовых гормонов, таких как катехоламины, кортизол и глюкогон; также она индуцирует катаболическую реакцию, ведущую к отрицательному балансу азота. Рис. 2 Влияние хирургической травмы на гомеостаз организма. Хирургическая травма сопровождается негативным азотистым балансом. Азотистый баланс более отрицателен, чем во время простого голодания. Отрицательный энергетический баланс показывает, что организм теряет белок, то же происходит и с 50% мышечной массы, и с 50% жира (Рис. 2). Рис. 3 Потеря веса после хирургической травмы. Где? -Мышечная масса -Жир Почему? -Сокращённый приём принимаемой пищи -Увеличение потребления энергии -Метаболическая «ошибка» в метаболизме белка/жира Потеря мышечной массы мешает не только функционированию мышц, но и влияет на способность организма извлекать субстрат для поддержки иммунной реакции «хозяина», необходимой в борьбе с заболеванием (3). Далее мы обсудим, почему данная стрессовая реакция является вредной с одной стороны, и полезной - с другой. 2. Клинические симптомы Дэвидом Катберсоном были классически выделены две основных фазы, развивающиеся после большинства форм травмы, включая хирургическое вмешательство: начальная короткая гиподинамическая фаза «притока-EBB» и последующая гипердинамичная фаза «оттокаFLOW» (4). Рис. 4 Влияние обширной хирургической травмы на гомеостаз организма – хронические раны. Нарушение перемещения жидкости. Потери жидкости в ране. Общий отёк. Клиническая картина, сопровождающая гипердинамическую фазу, имеет несколько характеристик: отёк ткани (характеризующий нарушения в перемещении жидкости в организме), повышение сердечного выброса, гипертермия, гиперметаболизм, катаболизм, ведущий к атрофии мышц, биохимические изменения и имеющая место острофазовая реакция: Отёк ткани является результатом вазодилатации и повышенной капиллярной проницаемости. Рис. 5 Изменения в составе организма, следующие за обширной хирургической травмой. ВКВ – внутриклеточная вода. КМТ – клеточная масса тела. ПМЖ – подсчитанная масса жира. Имеется в виду, что большее, чем в норме, количество жидкости, плазмы белка, лейкоцитов, макрофагов и электролитов покидают сосудистое пространство и накапливаются в тканях. Увеличение капиллярной проницаемости, возможно, происходит вследствие действия провоспалительных цитокинов. Вазодилатация подразумевает снижение внутрисосудистого объёма, что вызывает шок при отсутствии адекватной интенсивной терапии. Между тем, внутриклеточный объём понижается и, таким образом, обеспечивается часть объёма, необходимого для восстановления внутрисосудистого и внесосудистого внеклеточного объёма; Рис. 6 Изменения в составе тела после травмы. Снижение общего количества белка и калия. Понижение уровня внутриклеточной воды и внеклеточного калия. Гипертермия ведёт к повышенному расходу энергии, потреблению кислорода и утилизации субстрата во время стрессовой реакции (вызвана гипертермия теми же явлениями). Всё это требует повышенной доставки нутриентов с помощью повышенного сердечного выброса, либо повышенной экстракции кислорода и нутриентов; Изменения в распаде и синтезе белка ведут к выраженному катаболизму, но отёк ткани может скрывать мышечную атрофию; С биохимической точки зрения увеличение общего объёма воды в организме ведёт к разведению веществ, включая важные электролиты, что также отражается в низком гематокрите; Текущая «острофазовая белковая реакция» проиллюстрирована подъёмами С-реактивного белка и фибриногена (позитивные белки острой фазы) и падением альбумина (негативные белки острой фазы) (5, 6). 3. Почему хирургическая стрессовая реакция изменяет метаболизм ? Хирургическая травма и последующая стрессовая реакция ведут к увеличению расхода энергии на 15 - 20% выше прогнозируемых значений в здоровом состоянии. Увеличение энергозатрат вызвано, на фоне других причин, переустановкой верхней точкой терморегуляции, что приводит к увеличению выработки энергии через повышенную активность симпатической нервной системы. Также, увеличение симпатической активности может стимулировать метаболическую скорость с помощью повышения оборота субстратов между неэстерифицированными жирными кислотами и триглицеролом, глюкозой и её производными. Рана – это тоже область повышенной метаболической активности, и она способствует потреблению субстратов. Рис. 7 Заживающие раны. Воспалительная реакция. Активация иммунной системы. Анаболизм в области раны. Лактат, образующийся в ране, переносится в печень, где он превращается в глюкозу в цикле Кори, процессе, потребляющем энергию. Активированные воспалительные клетки в ране обладают способностью высокого потребления кислорода и высвобождают определённое количество цитокинов (IL-1β и TNFα), которые изменяют центральную регуляцию метаболической активности. В конце концов, повышенный распад белка через энерго-потребляющие пути может содействовать этому процессу. Стрессовая реакция всегда сопровождается катаболизмом на уровне всего организма. В норме, при хирургической травме организм находится в состоянии отрицательного азотистого баланса, отражающем потерю белка организмом (7, 9) (Рис. 3). Даже в случае получения пациентом адекватного питания, масса тела падает, и становится очевидной мышечная атрофия. Интересен тот факт, что реакция на хирургическую травму значительно отличается от реакции на простое голодание. Во время простого голодания все органы теряют массу (10). Однако, в ходе течения хирургической травмы, некоторые органы (мышцы, жировая ткань, кожа) подвергаются катаболизму (11) (деградация белка превышает его синтез). В других органах, таких как сама рана, – преобладают анаболические процессы (12). Вся иммунная система, включая печень, является также анаболической по преобладающему типу реакций. Рис. 8 Хирургическая травма – кинетика протеина. Иммобилизация. Снижение мышечного белка. Синтез белка в печени, ране и иммунной системе. Анаболизм и катаболизм происходят одновременно. Общий результат: Потеря массы тела. Это достигается повышением деградации мышечного белка, в то время как процесс синтеза мышечного белка едва ли меняется. «Центрально» повышенный захват аминокислот достигается в печени за счет увеличения белкового синтеза, в то время как деградация белка повышается в меньшей степени. Таким образом, с течением стрессовой реакции лишь периферические ткани (мышцы, жировая ткань и кожа) являются катаболическими, в то время как центральные ткани (печень, иммунная система, рана) - являются анаболическими (13, 14) (Рис. 9). Так как аминокислотный состав протеина, синтезированного центрально, значительно отличается от аминокислотного состава белка, расщепляющегося в мышцах, то это приводит к потере азота. В данном случае было подсчитано, что 7 грамм мышечного белка необходимо расщепить для использования аминокислот для последующего синтеза 1 грамма фибриногена в печени (15). Рис. 9 Стрессовая реакция – Протеин. Проистекающая протеиновая острофазовая реакция. Повышение темпа синтеза белка в печени. Аминокислотный дисбаланс. Непропорциональное снижение мышечной массы по пути потребления АТФ. Потеря массы тела. Однако, атрофирующее действие стрессовой реакции на мышцы рассматривалось как важный адаптивный процесс в момент снабжения органов, играющих жизненно-важную роль в процессе заживления после травмы и болезни, энергией и пластическим материалом (14). Стоит отметить и то, что мышечный катаболизм едва ли может быть подавлен при проведении питания при сохранении стрессовой реакции. Однако, появляющиеся доказательства дают нам возможность понять, что при сведении стрессовой реакции к минимуму, метаболизм стремится при адекватной поддержке к анаболизму, питание обеспечивается полноценно, заживление ран может быть завершено, по крайней мере, в ходе процесса реабилитации. 4. Кинетика протеина Рис. 10 Метаболизм протеина Некоторые авторы особо выделяли возросший обмен белка после травмы, включая повышение синтеза белка в организме и даже более выраженное увеличение расщепления белка (2, 16). Расщепление белка происходит, по крайней мере, тремя путями, но в данный момент считается, что энергопотребляющий убиквитин-протеосомный путь играет решающую роль в данном процессе в соответствии с системой Сalpain (17, 18). Рис. 11 Протеолитические пути - Лизосомальный: Катепсин B,D,H,L - Нелизосомальный: - Энергозависимый: - Убиквитин зависимый: 26 s протеазный - Убиквитин-независимый: 600 кДапротеазный - Энергонезависимый: Са2+-зависимый: Calpain I,II Данный процесс происходит и в отсутствие приёма пищи, но суммарный катаболизм всего организма более выражен после хирургической травмы, чем после голодания. Постоянный процесс одновременного синтеза и распада белка служит нескольким целям (19 - 21). Рис. 12 Убиквитин-протеосомный путь Этапы, требующие АТФ: - Активация - Сборка 26S - Деградация, связанных с убиквитином, протеинов Реальные изменения в синтезе и распаде белка, или в том и другом процессах вместе, позволяют системному воздействию быть катаболическим или анаболическим. Более того, активный поток через метаболические пути даёт возможность быстро реагировать на изменения в потребностях больного. Как уже было сказано, сумма центральных анаболических воздействий и периферических катаболических является отрицательной, с точки зрения того, что белок теряется во всём организме. Следовательно, этот процесс является неэффективным с точки зрения экономии азота, так как общим эффектом является системный катаболизм всего организма. 5. Играет ли свою роль пищеварительный тракт? Рис. 13 Механизм сепсиса Было выдвинуто предположение, что временная гипоперфузия висцеральной области может воздействовать на функцию интестинального барьера. Это приведёт, в свою очередь, к увеличению проницаемости и транслокации бактерий, либо их продуктов, а затем к системной воспалительной реакции и/или сепсису. Генерализованная системная воспалительная реакция, сама по себе может вызвать повышенную кишечную проницаемость, приводя к патологическому циклу, вредному для организма. Рис. 14 Изменения в проницаемости кишки. Повышенная проницаемость кишки после хирургической травмы и/или шок может повлиять на процесс транслокации бактерий и последующий SIRS/сепсис. Также, состояние неправильного питания, отражённое в низком индексе Кетле, может привести к патологической проницаемости кишечника. Рис. 15 Адольф Кетле Изобрёл Индекс Массы Тела (ИМТ) в качестве критерия нутриционного статуса. Пациенты с ИМТ ниже 18 и недавней потерей веса находятся в группе риска. Рис. 16 Изменения в проницаемости кишки. У истощённых пациентов повышается риск высокой кишечной проницаемости, что количественно измеряется тестом лактулоза/маннитол. Рис. 17 Изменения в проницаемости кишки. Высокий риск кишечной проницаемости после хирургической травмы и/или шока можно предотвратить при помощи раннего энтерального питания. В данном случае следует отметить, что альбумин, сам по себе, не является подходящим маркером нутриционного статуса. Так как раннее энтеральное питание продемонстрировало безопасность и благотворность влияния на кишку, логичным является введение питания энтеральным путём как можно быстрее после хирургических вмешательств. Также стоит отметить, что эффективность включения энтерального питания с высоким содержанием жира или пробиотиками требует оценки с позиций доказательств (22, 23). 6. Клинический случай История болезни. 42-х летний мужчина экстренно госпитализирован в гастроэнтерологическое отделение. В течение двух недель у него наблюдались усиливающаяся диарея (до 10 раз в день) с примесью крови и слизи. Ранее у него наблюдалась болезнь Крона, для лечения которой пациент получал азатиоприн. Гастроэнтерологи ввели пациенту большую дозу внутривенных стероидов, но реакции не последовало, и потребовались тотальная колэктомия и илеостомия. На данный момент вес пациента – 56 кг, ИМТ – 20, альбумин – 22 г/л и Среактивный белок – 260 мг/л. 1. Испытывает ли он недостаточность питания? 2. Отражает ли его альбумин недостаточность питания за счёт белковых калорий? 3. Если Вы полагаете, что пациент испытывает недостаточность питания, отложите ли Вы хирургическое вмешательство на неделю и проведете ему полное парентеральное питание (ППП) ________ ? В конце концов, пациент подвергся хирургическому вмешательству и эпидуральной анестезии? 4. Приносит ли использование эпидуральной анестезии какую-либо особую пользу с нутриционной/метаболической точки зрения? Заметьте, что при восстановлении на первый послеоперационный день у пациента стоит назогастральный зонд с целью декомпрессии. 5. Как Вы поступите: а) оставите зонд на месте и попросите сестру понаблюдать за объёмом сброса? б) смените его на тонкий питательный зонд? Назогастральное питание начинается на второй послеоперационный день. 6. Каковы будут нутриционные цели в отношении данного пациента? Было принято решение, что на 8-ой день после операции больной может быть выписан. Он весит 54 кг, ИМТ - 19, альбумин - 28 г/л и Среактивный белок - 25 мг/л. 7. Считаете ли Вы, что пациенту необходимо выписать дополнительное питание перорально? И если это нужно, то что Вы порекомендуете и в течение какого периода его следует использовать? 7. Тест на самооценку Ссылки 1. Clowes GH, Jr., Randall HT, Cha CJ. Amino acid and energy metabolism in septic and traumatized patients. JPEN J Parenter Enteral Nutr 1980;4(2):195-205. 2. Carli F, Schricker T. Modulation of the catabolic response to surgery. Nutrition 2000;16(9):777-80. 3. Soeters PB, Van De Poll MC, Van Gemert WG, Dejong CH. Amino Acid adequacy in pathophysiological States. J Nutr 2004;134(6):1575S-82S. 4. Schumer W. Pathophysiology and treatment of septic shock. Am J Emerg Med 1984;2(1):74-7. 5. Windsor AC, Kanwar S, Li AG, Barnes E, Guthrie JA, Spark JI, et al. Compared with parenteral nutrition, enteral feeding attenuates the acute phase response and improves disease severity in acute pancreatitis. Gut 1998;42(3):431-5. 6. Margarson MP, Soni N. Serum albumin: touchstone or totem? Anaesthesia 1998;53(8):789-803. 7. Bosutti A, Biolo G, Toigo G, Iscra F, Gullo A, Giacca M, et al. Molecular regulation of protein catabolism in trauma patients. Clin Nutr 1999;18(2):103-5. 8. O'Donnel TF, Clowes GH, Jr., Blackburn GL, Ryan NT, Benotti PN, Miller JD. Proteolysis associated with a deficit of peripheral energy fuel substrates in septic man. Surgery 1976;80(2):192-200. 9. Biolo G, Toigo G, Ciocchi B, Situlin R, Iscra F, Gullo A, et al. Metabolic response to injury and sepsis: changes in protein metabolism. Nutrition 1997;13(9 Suppl):52S57S. 10. Melchior JC. From malnutrition to refeeding during anorexia nervosa. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 1998;1(6):481-5. 11. Rennie MJ, Bennegard K, Eden E, Emery PW, Lundholm K. Urinary excretion and efflux from the leg of 3-methylhistidine before and after major surgical operation. Metabolism 1984;33:250-256. 12. Desborough JP. The stress response to trauma and surgery. Br J Anaesth 2000;85(1):109-17. 13. Jepson MM, Pell JM, Bates PC, Millward DJ. The effects of endotoxaemia on protein metabolism in skeletal muscle and liver of fed and fasted rats. Biochem J 1986;235(2):329-36. 14. Bruins MJ, Soeters PB, Deutz NE. Endotoxemia affects organ protein metabolism differently during prolonged feeding in pigs. J Nutr 2000;130(12):3003-13. 15. Preston T, Slater C, McMillan DC, Falconer JS, Shenkin A, Fearon KCH. Fibrinogen synthesis is elevated in fasting cancer patients with an acute phase response. J. Nutrition 1998;128:1355-1360. 16. Clowes GH, Jr., Hirsch E, George BC, Bigatello LM, Mazuski JE, Villee CA, Jr. Survival from sepsis. The significance of altered protein metabolism regulated by proteolysis inducing factor, the circulating cleavage product of interleukin-1. Ann Surg 1985;202(4):446-58. 17. Hasselgren P-O, Fischer JE. The ubiquitin-proteasome pathway. Review of a novel intracellular mechanism of muscle protein breakdown during sepsis and other catabolic conditions. Ann. Surg. 1997;225:307-316. 18. Hasselgren P-O, Pedersen P, Sax HC, Warner BW, Fischer JE. Current concepts of protein turnover and amino acid transport in liver and skeletal muscle during sepsis. Arch. Surg. 1988;123:992-999. 19. Waterlow JC. Whole-body protein turnover in humans--past, present, and future. Annu Rev Nutr 1995;15:57-92. 20. Rennie MJ, Edwards RH, Halliday D, Matthews DE, Wolman SL, Millward DJ. Muscle protein synthesis measured by stable isotope techniques in man: the effects of feeding and fasting. Clin Sci (Lond) 1982;63(6):519-23. 21. Rooyackers OE, Nair KS. Hormonal regulation of human muscle protein metabolism. Annu Rev Nutr 1997;17:457-85. 22. Luyer MD, Jacobs JA, Vreugdenhil AC, Hadfoune M, Dejong CH, Buurman WA, et al. Enteral administration of high-fat nutrition before and directly after hemorrhagic shock reduces endotoxemia and bacterial translocation. Ann Surg 2004;239(2):25764. 23. Luyer MD, Buurman WA, Hadfoune M, Speelmans G, Knol J, Jacobs JA, et al. StrainSpecific Effects of Probiotics on Gut Barrier Integrity following Hemorrhagic Shock. Infect Immun 2005;73(6):3686-92. 24. Soeters PB. Plasma albumin: a confusing nutritional measure. Nutrition 1990;6(3):267.
